머지 않아 ‘마그네슘 비행기’ 나온다고 전해라~

2015.12.28 18:00
연구진은 순수 마그네슘(왼쪽 그림)에 세라믹 나노 입자를 첨가해 고강도 복합소재(오른쪽 그림)를 만드는 데 성공했다. - 로스앤젤레스 캘리포니아대 제공
연구진은 순수 마그네슘(왼쪽)에 세라믹 나노 입자를 첨가해 고강도 복합소재(오른쪽)를 만드는 데 성공했다. - 미국 UCLA 제공

 

미국 연구진이 가장 가벼운 금속인 마그네슘을 이용해 고강도 합금을 만드는 데 성공했다.

 

리 샤오춘 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA) 연구원 팀은 마그네슘에 나노미터(㎚·1㎚는 10억 분의 1m) 크기의 세라믹 입자를 추가해 초경량, 고강도 복합재료를 만들었다고 국제학술지 ‘네이처’ 23일 자에 발표했다.

 

마그네슘은 가벼운 만큼 단독으로 썼을 때 견고함이 떨어진다. 그동안 튼튼한 세라믹과 섞어 단단한 복합소재를 만들려는 시도가 꾸준히 이어졌지만, 일정 크기 이상의 입자를 첨가하면 마그네슘 고유의 탄성이 사라진다는 한계가 있었다. 최근에는 나노미터 크기의 입자를 첨가하는 대안이 제시됐지만 이마저도 입자들끼리 서로 끌어당기며 뭉쳐버리는 탓에 상용화의 걸림돌이 됐다.

 

연구팀은 액체 상태로 녹인 마그네슘에 세라믹 나노 입자를 혼합하는 방식으로 문제를 해결했다. 세라믹의 일종인 실리콘 카바이드 입자를 100㎚ 이하의 크기로 작게 분쇄한 뒤 마그네슘 용융액에 첨가했다. 유동성이 큰 액체 상태에서 나노 입자를 추가하자 입자들이 움직이며 균일하게 분산돼 뭉치는 현상을 방지할 수 있었다.

 

개발된 복합재료는 세라믹 14%와 마그네슘 85%로 이뤄졌으며, 무게 대비 강도(stifness-to-weight ratio)가 매우 높게 나타났다. 또 마그네슘만 사용했을 때보다 견고성, 탄성, 고온 안정성 등 대부분의 물성이 향상됐다.

 

리 교수는 “마그네슘은 매장량이 풍부하기 때문에 환경 파괴를 최소화하며 지속적으로 활용할 수 있다”며 “비행기, 우주선, 자동차 등의 외장재뿐 아니라 모바일 기기와 의학 장치 등에도 폭 넓게 적용가능하다”고 말했다.

 

 

 

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